中华人民共和国国家标准
化工工程管架、管墩设计规范
Code for design of pipe racks and pipe sleepers in chemical industry
GB 51019-2014
主编部门：中国工程建设标准化协会化工分会
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2015年5月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第484号
住房城乡建设部关于发布国家标准《化工工程管架、管墩设计规范》的公告
现批准《化工工程管架、管墩设计规范》为国家标准，编号为GB 51019-2014，自2015年5月1日起实施。其中，第3.3.5条为强制性条文，必须严格执行。
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2014年7月13日
前言
本规范是根据住房城乡建设部《关于印发<2008年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批)>的通知》(建标[2008]105号)的要求，由中国石化工程建设有限公司和中国石油和化工勘察设计协会会同有关单位共同编制而成。
本规范编制过程中，编制组进行了广泛调查研究，认真总结实践经验，广泛征求国内各主要化工、石化设计院的意见，吸取了国内外最新科研成果和工程经验，完成报批稿。最后经审查定稿。
本规范共分15章和3个附录，主要内容包括：总则，术语和符号，基本规定，荷载，地震作用和抗震验算，有振动管道的管架，荷载和地震作用效应组合，管架，管廊，地基和基础，管架结构构造，管墩，管架的防腐蚀设计，钢管架的防火保护层设计，职业健康、安全、环保等。
本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。
本规范由住房城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释，由中国工程建设标准化协会化工分会负责日常管理，由中国石化工程建设有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中，请各单位结合工程实践，认真总结经验，注意积累资料，随时将意见和建议寄送中国石化工程建设有限公司《化工工程管架、管墩设计规范》管理组(地址：北京朝阳区安慧北里安园21号，邮政编码：100101，E-mail：zhangkf.sei@sinopec.com)，以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：
主编单位：中国石油和化工勘察设计协会
中国石化工程建设有限公司
参编单位：中国寰球工程公司
中国石化集团上海工程有限公司
中国天辰工程有限公司
上海卓然工程技术有限公司
上海港湾软地基设计研究院
主要起草人：张克峰 章健 李艳霞 郑建华 熊威 袁佩双 刘洪坤 徐望 张锦红 乐伶辉 齐怀通
主要审查人：杨诗勇 武笑平 黄文岐 邱道军 李云忠 马建勋 宋福 张维秀 郭智竑 俞少林
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1 总 则
1.0.1 为使化工和石油化工工程的管架、管墩设计中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、安全可靠、经济合理、确保质量，制定本规范。
1.0.2 本规范适用于化工和石油化工工程的管架、管墩的设计。本规范不适用于管道本身作为受力结构及其他跨越江河的大型跨越管架的设计。
1.0.3 化工工程的管架、管墩的设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。
2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 管架 pipe support
支承架空管道或电缆桥架的各种结构总称。
2.1.2 管墩 pipe sleeper
支承较低管道、距离地面高度小于或等于1m的墩式结构。
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2.1.3 管道 pipe
管架或管墩支撑的工艺、公用工程管线等的总称。
2.1.4 活动管架 sliding pipe support
管道支座与管架接触面的连接可以滑动、滚动，允许产生相对位移的管架，包括刚性活动管架和柔性活动管架。又称中间管架或中间活动管架。
2.1.5 刚性活动管架 rigid pipe support
活动管架(柱)的刚度较大，管道位移时，管架的水平位移小于管道位移，因此管道与管架之间产生相对位移，承受管道位移时产生的摩擦力的管架。又称刚性管架。
2.1.6 柔性活动管架 flexible pipe support
活动管架(柱)的刚度较小，管道位移时，管架的水平位移能满足管道位移的需要，管道与管架之间不产生相对位移，承受柱顶变位产生的水平推力的管架。又称柔性管架。
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2.1.7 固定管架 anchor pipe support
管道支座与管架为固定连接，管道与管架之间不允许产生相对位移，承受区段间产生的全部纵向水平推力的管架。
2.1.8 П形补偿器管架 П shaped compensator pipe support
设在管道纵向两榀固定管架区间，一般在中部位置处，支承П形补偿器管道的活动管架。
2.1.9 独立式管架 single-post pipe support
相邻管架之间无纵向联系构件的管架称为独立式管架，适用于能自行跨越的管道。
2.1.10 管廊式管架 fram pipe support
相邻管架间设置纵向联系构件，如纵梁或桁架，构成空间结构体系称为管廊式管架，多设置在装置区内及装置间，可为单层、双层、多层。按所处的区域及功能可分为全厂管廊、装置管廊、街区管廊、公用工程管廊、炉前管廊、带空冷器管廊等。又称管廊。
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2.1.11 低管架 lower pipe support
最下层管道保温层外缘至地面净距为0.5m～2.5m的管架。
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2.1.12 中管架 medium pipe support
最下层管道保温层外缘至地面净距为2.5m～5.0m的管架。
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2.1.13 高管架 higher pipe support
最下层管道保温层外缘至地面净距为5.0m以上的管架。
2.1.14 跨越管架 cross-over pipe support
管道需要跨越铁路、道路时，管道升高支承在铁路、道路两侧的高管架上，形成П型管道的高管架。
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2.1.15 吊索式管架 suspension pipe support
由独立式管架、斜吊索、水平拉杆、型钢横梁、端部斜拉索组成的管架，一般间距采用9m～12m。
2.1.16 长臂管架 long-arm pipe support
根据管道允许跨距的要求，将独立式管架沿纵向伸出长臂，并在其上安设横梁支承管道的管架。
2.1.17 特种管架 special pipe support
被支承的管道直径大于或等于500mm、根数小于或等于3根，且管架高度大于10m的管架。
2.1.18 有振动管道的管架pipe support with vibration pipes
管架上敷设有振动管道，振动管道重量占全部管道重量的30％以上时。
2.1.19 纵梁式管架 longitudinal beam pipe support
沿管道轴向，在管架柱之间设置纵梁，并在纵梁上或梁下根据管道允许的间距，设置一定数量的横梁以敷设管径较小的管道的结构。
2.1.20 桁架式管架 truss pipe support
沿管道轴向，在管架柱之间设置跨度较大的桁架，并在其上弦、下弦根据管道支承允许的间距，设置(或悬吊)横梁以敷设管径较小的管道的结构。
2.1.21 混合结构管架 mixture structure pipe support
底层梁柱为钢筋混凝土结构，上部管架为钢结构，或横向梁柱为钢筋混凝土结构，纵向为钢结构的管架的结构。
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2.1.22 中间横梁 transversal beam
在纵梁、桁架等管架纵向联系结构上，为支承管径较小的管道而设置的支承构件。
2.1.23 固定管架柱间支撑 anchor pipe support bracing
在固定管架上，为了承受较大的水平推力而设置的柱间支撑。
2.1.24 管道补偿器 expansion joint
设置在管道上吸收管道热胀、冷缩和其他位移的元件。
2.1.25 补偿器弹性反力 reacting force from expansion joint
管道受热膨胀或受冷收缩后，使补偿器压缩或拉伸变形，由于补偿器具有一定弹性，必将产生方向相反的变形力并通过管道传递于固定管架上的力。
2.1.26 牵制系数 tie-up coefficient
在设置多根管道的同一榀管架上，无热变形或热变形已经稳定的管道阻止变形管道推动管架，使管架受到的水平推力部分抵消，表示这种牵制作用的系数称为牵制系数。
2.1.27 核心区 core area
管架地基基础计算时，荷载作用于该区域时，管架基础底面与地基土之间不出现零应力区的区域。
2.1.28 HSE管理 HSE management
对实施安全、环境与健康活动的管理。
2.1.29 风险识别 risk assessment
估计风险大小以及确定风险是否容许的全过程。
2.2 符 号
2.2.1 作用和作用效应
F——作用在固定管架横梁上的水平推力标准值；
Fb——管道补偿器弹性反力标准值；
F′d——每榀柱间支撑承受的水平力标准值；
FEk——管架横向计算单元的总水平地震作用标准值；
Ff——作用在柔性活动管架上，由于柱顶变位产生的弹性力标准值；
F′f——滚动支座管道水平推力标准值；
Ffi——单根管道在第i个柔性活动管架上的弹性反力标准值；
Fi——某单根管道的垂直荷载标准值；
FL——多根管道时，区间内作用于纵向构件上的总拉力标准值；
FL1——单根管道时，区间内作用于纵向构件上的总拉力标准值；
Fm——作用在刚性活动管架上，由于管道位移产生的摩擦力标准值；
Fmi——单根管道在第i个刚性活动管架上的摩擦力标准值；
Fn——管道的阀门、弯管或盲板等由介质产生的内压力标准值；
F′o——一根纵梁承受的拉力标准值；
FtAB、FtBA、FtBC、FtCB——相应固定点A、B、C处的水平力标准值；
F′to——作用于柱间支撑的水平力标准值；
G——横向计算单元的重力荷载代表值；
G1——横梁上总垂直荷载标准值；
GS——冷凝水排放阀裹冰荷载标准值；
M——计算截面的弯矩设计值；
qf——均布在柔性活动管架横梁上的水平推力标准值；
Qi——质点i的水平地震作用标准值；
qm——均布在刚性活动管架横梁上的水平推力标准值；
qv——均布在横梁上的管道垂直线荷载标准值；
R——结构构件承载力设计值；
RL——纵梁反力设计值；
S——结构构件内力组合的设计值；
SEhk——水平地震作用标准值的效应；
SEvK——竖向地震作用标准值的效应；
SGE——重力荷载代表值的效应；
Sk——作用在管道上的雪荷载标准值；
S0——基本雪压值；
Stk——管道温度作用标准值的效应；
Vj——第j层水平地震作用标准值；
wk——作用在管架上的管道横向风荷载标准值；
wL1——作用在每根纵梁上的风荷载标准值；
wL2——作用在每榀桁架上的风荷载标准值；
w0——基本风压值；
wt——作用在竖向弯管风荷载标准值；
wz——作用在每根柱上的风荷载标准值；
——支承于尽端固定管架上，转弯管道的弹性反力标准值。
2.2.2 计算系数
Kj——管道水平推力的牵制系数；
α——钢材线膨胀系数；
α1——相应于结构基本周期T 1的水平地震影响系数；
γt——管道温度作用水平推力的分项系数；
γG——重力荷载分项系数；
γEh、γEv——分别为水平、竖向地震作用分项系数；
γRE——承载力抗震调整系数；
η——不均匀分布系数；
μ——柱计算长度系数；
μ′——钢与钢的滑动摩擦系数；
μg——钢与钢的滚动摩擦系数；
μr——管道积雪分布系数；
μ——风荷载体型系数；
μ′s——竖向弯管风荷载体型系数；
μs1——纵梁风荷载体型系数；
μs2——单榀桁架上风荷载体型系数；
μs3——柱上的风荷载体型系数；
μz——风荷载高度变化系数；
φ——桁架的挡风系数；
ψt——管道温度作用水平推力的组合值系数。
2.2.3 几何特征
d——管道外径(包括保温层)；
d1——冷凝水排放管的外径(包括保温层)；
H——管架柱的高度；
H0——管架柱的计算长度；
h1——纵梁的截面高度；
h2——桁架的高度；
L——横梁长度；
L1——所计算的管架距固定点的距离；
L0——柱间支撑和各类杆件的计算长度；
Ls——节点之间的中心距离；
l——横梁的间距；
ld——前后相邻管架间距离的1／2；
lh——竖向弯管高度。
2.2.4 材料指标和应力
E——钢材弹性模量；
Ec——混凝土弹性模量；
fa——深宽修正后的地基承载力特征值；
fay——钢材屈服强度。
2.2.5 其他
g——重力加速度；
Io——该榀管架所有柱沿纵向的截面惯性矩之和；
I——一榀管架中一根柱沿管道纵向的截面惯性矩；
i——截面回转半径；
K——横向计算单元的管架总侧移刚度；
n——固定管架至补偿器之间的活动管架数量；
n′——固定管架上的管道数量；
T——管道安装时的温度；
T1——支架纵向或横向计算单元的基本自振周期；
Tmax——主要热管受热时的最高温度；
δ——单位力作用于架顶时产生的架顶位移；
△——管架架顶位移；
△l——主要热管在所计算的管架顶面处的位移量。
3 基本规定
3.1 管架、管墩分类
3.1.1 管架分类应符合下列要求：
1 可按结构形式分为独立式管架、管廊式管架(管廊)、跨越管架、吊索式管架、长臂管架。
2 可按纵向联系的结构形式分为纵梁式管架、桁架式管架、吊索式管架等。
3 可按管道在管架上的支承条件分为固定管架和活动管架。
4 可按管架材料分为钢筋混凝土管架、钢结构管架和混合结构管架。
5 可按支承管线的高度分为低管架、中管架及高管架。
6 可按管架外形分为T形、П形、A形、单层、双层、多层，以及单榀框架式或空间框架等形式。
7 管廊式管架(管廊)可按所处的区域及功能分为装置管廊、街区管廊、公用工程管廊、炉前管廊、带空冷器管廊等。
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3.1.2 管墩可分为固定管墩和活动管墩。
3.2 管架、管墩布置
3.2.1 管架、管墩在方案阶段结构布置时，管道专业应与总图、水道、仪表、电气等专业协调，在满足工艺条件下，应根据温度区段、道路、地下管网等具体情况和结构专业共同协作，合理确定管架(管廊)、管墩的结构体系，并应优化结构布置方案。
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3.2.2 管架、管墩布置应符合下列要求：
1 管架线路布置时，宜平行于厂区道路或装置区的红线，并宜与排水沟、地下管线、电缆沟等相协调。沿建(构)筑物附近布置时，结构专业应合理设计管架柱基础。
2 主要管架线路不宜穿越拟扩建的预留场地，并宜减少与公路、铁路、河道等的交叉。
3 在丘陵地区场地布置管架时，宜采用低管架或管墩，并应避开滑坡区域和排洪口。
4 采用低管架时，管道下部保温层的外缘至地面的净距不宜小于0.5m。
5 在行人与交通频繁的地段宜采用中管架，结构最下缘至地面的净距不宜小于2.2m。
6 管架跨越铁路、道路时宜采用跨越管架，并应符合本规范第3.2.6条的规定。
7 在装置区内宜采用高管架，结构梁底至地面的净距应满足工艺操作、运输、检修、消防等要求。
8 管架的支撑系统应保证地震时结构的整体稳定性和操作时水平力的可靠传递。
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3.2.3 管廊式管架的布置除应符合本规范第3.2.2条的规定外，还应符合下列要求：
1 平面布置较复杂时宜分区，分区处管廊柱可设为双柱。
2 纵向设置通长的纵梁或桁架，横向应根据管道支承跨距的要求设置框架横梁及中间横梁(图3.2.3-1)。
3 伸缩缝布置应符合下列要求：
1)全钢结构或纵梁、桁架采用钢结构，柱采用钢筋混凝土结构时伸缩缝间距不宜大于120m；
2)预制装配式钢筋混凝土结构伸缩缝间距不宜大于70m；
3)现浇钢筋混凝土结构伸缩缝间距不宜大于35m；
4)伸缩缝位置应与П型补偿器位置、固定管架位置、结构伸缩缝的最大伸缩量相适应。
4 管廊式管架纵向柱间支撑的布置应符合下列要求：
1)管道П形补偿器(图9.2.5)平面整体布置整齐单一时，温度区段的设置应与管道П形补偿器相适应，柱间支撑位置应与固定管架的位置相一致；
2)当固定管架布置分散且复杂时，可根据固定管架设置情况，合理划分温度区段，每个温度区段宜在中间部位设置纵向柱间支撑；
3)管道补偿器平面整体布置复杂时，可根据固定管架设置情况，合理划分温度区段，每个温度区段可在两端附近处设置纵向柱间支撑。
5 纵梁式管架纵向柱距宜为6m～9m。柱距大于9m时，可在两侧的纵梁上翼缘设置水平支撑(图3.2.3-1、图3.2.3-2)。特殊情况时，纵向柱距可按管道专业布置的实际需要，可不受模数的限制。
图3.2.3-1 三角形水平支撑
1-框架横梁；2-纵梁；3-三角形水平支撑；5-管架柱；6-中间横梁
6 桁架式管架其纵向柱距宜采用12m～24m，基本柱距宜采用18m。桁架上弦宜设交叉形水平支撑，下弦也可在管架柱距左右两侧横梁区段内设交叉形水平支撑。支撑杆件可按拉杆设计。
7 宜根据管道的允许跨距，将较大管道的支承点布置在管廊横向框架横梁上。
图3.2.3-2 交叉形水平支撑
1-框架横梁；2-纵梁；4-交叉形水平支撑；5-管架柱；6-中间横梁
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3.2.4 吊索式管架纵向柱距宜为9m～12m，基本柱距宜采用9m，中间悬吊横梁宜布置在1／3柱距处。
3.2.5 当管道沿纵向有一定坡度时，应按下列要求调整管架标高：
1 钢筋混凝土管架和混合结构管架，可调整管架基础的埋置深度。
2 应根据纵向距离与管道高差划分区域，同一区域内柱高应一致。可调整管道支托高度，选择统一柱高度的定型管架。
3 对于钢结构管架，可设定柱脚底板距地面的净距为150mm～450mm，可调整钢筋混凝土基础短柱露出地面的高度使上部钢结构柱高一致。
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3.2.6 管架跨越道路、铁路的净空和管架外缘距路边的限值，应符合下列要求：
1 厂区内应计及通过该道路最大设备的通行净空。厂区外应符合交通主管部门的要求。
2 跨越道路时，路面中心至管架结构下缘的最小净空应符合下列要求：
1)厂区道路不应小于5.0m；
2)装置内的检修道路和消防道路不应小于4.5m。
3 跨越铁路时，轨顶至桁架下缘对可燃气体、液化烃和可燃液体的管道不应小于6.0m，对其他管道不应小于5.5m。
4 管道与铁路或道路平行敷设时，管架外边缘距铁路轨外沿不应小于3.0m，距道路外边缘不应小于1.0m。
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3.2.7 管道外缘与架空输电线路的净距应符合下列要求：
1 电压等级为3kV以下时，不应小于1.5m。
2 电压等级为3kV～10kV时，不应小于3.0m。
3 电压等级为35kV～110kV时，不应小于4.0m。
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3.2.8 管架布置时应计及电气和仪表电缆桥架敷设的需要，以及生产扩建需要预留的位置。装置区管廊式管架中电气和仪表电缆桥架宜布置在管廊最上层，可沿纵向一侧布置或两侧布置。
3.2.9 在管廊中间层设检修通道时，其层间净空不宜小于2.2m，两侧宜设置栏杆。
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附录C 采用П形补偿器时固定管架水平推力计算公式
表C 采用П形补偿器时固定管架水平推力计算公式
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：
1)表示很严格，非这样做不可的：
正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；
2)表示严格，在正常情况下均应这样做的：
正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；
3)表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的：
正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；
4)表示有选择，在一定条件下可以这样做的，采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为：“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《建筑地基基础设计规范》GB 50007
《建筑结构荷载规范》GB 50009
《混凝土结构设计规范》GB 50010
《建筑抗震设计规范》GB 50011
《钢结构设计规范》GB 50017
《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046
《石油化工企业设计防火规范》GB 50160
《构筑物抗震设计规范》GB 50191
《石油化工建(构)筑物抗震设防分类标准》GB 50453
《碳素结构钢》GB／T 700
《低合金高强度结构钢》GB／T 1591
《固定式钢梯及平台安全要求》系列 GB 4053.1～GB 4053.3
《非合金钢及细晶粒钢焊条》GB／T 5117
《热强钢焊条》GB／T 5118
《涂覆涂料前钢材表面处理 表面清洁度的目视评定》系列GB／T 8923.1～GB／T 8923.4
《钢结构防火涂料》GB 14907
《建筑桩基技术规范》JGJ 94
《冻土地区建筑地基基础设计规范》JGJ 118
《一般用途镀锌低碳钢丝编织网方孔网》QB／T 1925.1
《石油化工钢结构冷换框架设计规范》SH／T 3077
《镀锌钢绞线》YB／T 5004
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